Marktbericht zur Metall-3D-Drucktechnologie: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Komponenten (Hardware, Software, Dienstleistungen), Technologie (Selektives Lasersintern (SLS), Direktes Metall-Lasersintern (DMLS), Tintenstrahldruck, Elektronenstrahlschmelzen (EBM), Laser-Metall-Auftragschweißen (LMD), Laminated Object Manufacturing (LOM), Elektronenstrahl-Freiformfertigung (EBF3), Selektives Laserschmelzen (SLM)), Software (Designsoftware, Inspektionssoftware, Druckersoftware, Scansoftware), Anwendungen (Prototyping, Werkzeugbau, Funktionsteile), Branchen (Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Gesundheitswesen, Unterhaltungselektronik, Pulver- und Energietechnik, Sonstige) und Regionen (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika). Prognosen für den Zeitraum 2025–2033.

Markttreiber für 3D-Metalldruck

Zunehmende Anwendungsbereiche in verschiedenen Sektoren

Das Grundprinzip des 3D-Drucks besteht darin, ein Computermodell durch schichtweises Auftragen von Material in ein festes, dreidimensionales Objekt zu verwandeln. Eine digitale 3D-Designdatei dient als Grundlage für jeden 3D-Druckprozess – quasi als Bauplan für ein reales Objekt. Die Stereolithografie war das erste Verfahren, das diese Technik anwandte.3D-DrucktechnologieDie Entwicklung des Rapid Prototyping, ermöglicht durch die Verbreitung additiver Fertigungsverfahren, hat sich zu einer der bedeutendsten wissenschaftlichen und technologischen Errungenschaften entwickelt. Rapid Prototyping revolutioniert die Branche und verkürzt die Markteinführungszeit erheblich.

Der 3D-Druck wird branchenübergreifend (Metall, Kunststoff oder synthetische Materialien) zur Herstellung von Modellen, Prototypen und Bauteilen eingesetzt. Mit einem 3D-Druckprogramm wie CAD lässt sich ein Bauteil innerhalb weniger Stunden drucken. Durch die Implementierung dieser Technologie konnten Hersteller viele ihrer sekundären Werkzeugprozesse, darunter Spritzguss, Harzwerkzeugherstellung, Weichwerkzeugherstellung und Formenbau, eliminieren. Dies ermöglicht es ihnen, Kosten zu senken und die Markteinführungszeit zu verkürzen.

Marktbeschränkung

Kapitalintensive Technologien und hohe Materialpreise

Obwohl sich die additive Fertigung als eine der inspirierendsten und beeindruckendsten Technologien etabliert hat und der industriellen Fertigung zahlreiche Vorteile bietet, wird ihre stetige Weiterentwicklung durch eine begrenzte Anzahl von Märkten weiterhin gehemmt. Zu den wichtigsten Markthemmnissen zählen Materialbeschränkungen, Geräteengpässe und Probleme mit dem geistigen Eigentum. Die gestiegenen Materialkosten und die Materialknappheit in Verbindung mit den höheren Kosten für 3D-Drucker gehören zu den Hauptfaktoren, die den Markteintritt hemmen. Ein weiterer wesentlicher Hemmfaktor ist der Mangel an Fachkräften. Der Bedarf an Unterstützung durch qualifizierte und spezialisierte Zulieferer und Dienstleister hat die Ausgaben für diese Leistungen erhöht.

Viele Industrielle und Hersteller haben nach wie vor Schwierigkeiten, die 3D-Drucktechnologie genau zu verstehen, obwohl der Markt für 3D-Druck bereits beträchtlich ist und die Nutzung voraussichtlich weiter zunehmen wird. Um der Technologie einen Platz im Markt zu sichern, besteht die erste Herausforderung darin, ein klares Konzept zu entwickeln und zu definieren. Dies kann gelingen, indem die Vorteile und das Potenzial der Technologie hervorgehoben werden.

Marktchance

Technologische Fortschritte

Der Einsatz von 3D-Drucktechnologie in anderen Branchen begann vor einigen Jahren, und nun steht die Technologie kurz vor dem kommerziellen Durchbruch. Die Unterhaltungselektronikbranche sucht nach vielversprechenden Möglichkeiten, die Produktionskapazitäten, Präzision und Zuverlässigkeit zu verbessern und so Produktinnovationen und technologische Fortschritte weiter voranzutreiben. Langzeitsensoranwendungen und kundenspezifische Schaltungen stehen dabei im Fokus der Elektronikforschung. Es wird erwartet, dass die Technologie neue Möglichkeiten im 3D-Druck eröffnen und sich als entscheidende Methode zur Herstellung von Elektronikbauteilen in kleineren Stückzahlen, wie beispielsweise Optoelektronik, etablieren wird.

Ingenieure arbeiten intensiv an der Erprobung elektronischer Anwendungen und der Entwicklung innovativer Produkte wie dehnbarer Elektronik, die vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten bieten. Gemäß der in die 3D-Druckersoftware eingegebenen Programmierung und dem Designlayout fertigen die Drucker elektronische Objekte als ein einziges, durchgehendes Bauteil. Dabei werden leitfähige Tinten in der passenden Kombination mit Basismaterialien und kompatibler Software verwendet. Dieses Verfahren wird als konforme Elektronik bezeichnet. Es handelt sich um voll funktionsfähige elektronische Komponenten, die keiner weiteren Montage bedürfen.

Marktsegmentierung

Komponenten-Einblicke

Basierend auf den Komponenten ist der globale Markt für Metall-3D-Druck in Hardware, Software und Dienstleistungen unterteilt. Das Hardware-Segment trägt am meisten zum Markt bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 24,20 % wachsen. Im Jahr 2021 dominierte der Hardware-Sektor den Markt und erzielte einen Anteil von über 60,0 % am weltweiten Umsatz. Der Markt für Hardwarekomponenten für den Metall-3D-Druck lässt sich in zwei Teilmärkte unterteilen: Technologie- und Anwendungsbereiche.

Design-, Inspektions-, Drucker- und Scansoftware sind Unterkategorien des Softwaresegments. Zu den gängigsten 3D-Modellierungsprogrammen zählen CAD-Design-, Sculpting- und Freiform-Modellierungswerkzeuge. Diese Werkzeuge erstellen anhand der eingegebenen Daten Modelle, die sich für den 3D-Druck eignen. CAD-Technologien ermöglichen die Konstruktion von Modellen mithilfe geometrischer Formen, während Freiform-Werkzeuge die Erstellung nicht-geometrischer Objekte erlauben. Mit Sculpting-Werkzeugen kann der Benutzer Modelle formen, indem er die digitale Modelliermasse drückt, kneift, zieht oder greift, um den gewünschten Effekt zu erzielen.

Technologie-Einblicke

Basierend auf der Technologie wird der globale Markt für Metall-3D-Druck in selektives Lasersintern (SLS), direktes Metall-Lasersintern (DMLS), Tintenstrahldruck, Elektronenstrahlschmelzen (EBM), Laser-Metall-Auftragsschweißen (LMD), Laminated Object Manufacturing (LOM), Elektronenstrahl-Freiformfertigung (EBF3) und selektives Laserschmelzen (SLM) unterteilt.

Das Segment Elektronenstrahlschmelzen (EBM) hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 23,95 % wachsen. Die 3D-Drucktechnologie Elektronenstrahlschmelzen wird für Metallprodukte eingesetzt. Dabei wird ein Metalldraht oder Metallpulver mit einem Elektronenstrahl erhitzt und anschließend verbunden. Das schwedische Unternehmen Arcam AB entwickelt und produziert additive Fertigungstechnologien. Das Hauptprodukt des Unternehmens sind EBM-Anlagen für additive Fertigungsverfahren. Arcam bietet Lösungen für die additive Fertigung an, die die Herstellung von Metallbauteilen mittels EBM-Technologie ermöglichen. Die Luft- und Raumfahrtindustrie sowie die Medizintechnik sind die Hauptzielmärkte für die Dienstleistungen des Unternehmens.

Das direkte Metall-Lasersintern (DMLS) ist ein Verfahren, bei dem ein präziser Hochleistungslaser pulverförmige Legierungen und Metalle anhand von CAD-Daten zu voll funktionsfähigen Metallbauteilen mikroverschweißt. Das Verfahren vereinfacht die Werkzeugherstellung und ermöglicht die Fertigung komplexer Geometrien, die mit anderen Metallbearbeitungsverfahren nicht realisierbar sind. Beispielsweise nutzt HAL das DMLS-Verfahren zur Herstellung von Bauteilen für das Hindustan Turbofan Engine-25 (HTFE-25). Die Nachfrage nach 3D-gedruckten Metallen in Indien wird aufgrund der Fortschritte im indischen Markt für additive Fertigung von Metallen in den nächsten Jahren voraussichtlich steigen.

Software Insights

Basierend auf der verwendeten Software ist der globale Markt für 3D-Metalldruck in Design-, Inspektions-, Drucker- und Scansoftware unterteilt. Das Segment Designsoftware trägt am meisten zum Markt bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 22,60 % wachsen. CAD-, Sculpting- und Freiform-Modellierungswerkzeuge zählen zu den gängigsten 3D-Modellierungssoftwares. Diese Werkzeuge können auf Basis der eingegebenen Daten Modelle erstellen, die sich für den 3D-Druck eignen. Im Gegensatz zu Freiform-Werkzeugen, die die Entwicklung freier Formen ermöglichen, konstruieren CAD-Werkzeuge Modelle mithilfe mathematischer Formen. Sculpting-Werkzeuge ermöglichen es, mithilfe von digitaler Modelliermasse Modelle durch Drücken, Kneifen, Ziehen oder Greifen zu formen. Neben 3D-Designsoftware und -technologie konzentriert sich Autodesk auch auf PLM, Cloud-Lösungen, mobile Anwendungen und nachhaltige Designwerkzeuge.

Anwendungseinblicke

Basierend auf der Anwendung ist der globale Markt für 3D-Metalldruck in Prototypenbau, Werkzeugbau und Funktionsteile unterteilt. Das Segment Prototypenbau hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 23,55 % wachsen. Mithilfe dreidimensionaler CAD-Daten lassen sich schnell maßstabsgetreue Modelle von Baugruppen oder Bauteilen erstellen. Nach Fertigstellung des Prototyps kann dieser zur schnellen Serienproduktion gleicher Stückzahlen verwendet werden. Die additive Fertigung von Metallen findet zunehmend Anwendung in der mexikanischen Luft- und Raumfahrt- sowie Automobilindustrie zur Herstellung von Prototypen und Endprodukten. Die Automobil- und Luftfahrtindustrie erschließt sich immer mehr Möglichkeiten und setzt verstärkt auf 3D-Druck, da Prototypenbau und Konstruktion für Forschung und Entwicklung unerlässlich sind, um in der Produktion höchste Präzision zu erreichen.

Vertikale Einblicke

Basierend auf den Branchensegmenten ist der globale Markt für 3D-Metalldruck in die Bereiche Automobil, Luft- und Raumfahrt/Verteidigung, Gesundheitswesen, Unterhaltungselektronik, Pulver- und Energieindustrie sowie Sonstige unterteilt. Der Automobilsektor trägt am meisten zum Marktwachstum bei und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 22,45 % wachsen. In der Automobilindustrie ermöglicht der 3D-Druck die schnelle Prototypenerstellung und die Fertigung von Hochleistungs-Autoteilen. Der 3D-Metalldruck bietet Automobilherstellern zahlreiche neue Möglichkeiten, Fahrzeuge schneller, besser und effizienter als je zuvor zu produzieren, indem er es ihnen erlaubt, ihre Bedürfnisse in jeder Phase des Produktlebenszyklus zu erfüllen.

Regionalanalyse

Nordamerika ist der bedeutendste Marktteilnehmer im globalen 3D-Metalldruck und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 23,00 % wachsen. Der Markt für 3D-Metalldruck expandiert am schnellsten in Nordamerika, und Unternehmen mit langfristigen Investitionsplänen haben dort besonders gute Wachstumschancen. Haupttreiber des nordamerikanischen Marktes sind der große bestehende Kundenstamm und die hohe Akzeptanzrate der Technologie in allen Branchen. Die staatlichen Initiativen der Länder der Region, die erhebliche Subventionen gewähren und ausländische Unternehmen aktiv zu Investitionen anregen, um eine gesunde Wirtschaft, Geschäftsmöglichkeiten und Arbeitsplätze zu schaffen, dürften das Wachstum der Branche im Prognosezeitraum weiter fördern.

Markttrends im asiatisch-pazifischen Raum

Für den asiatisch-pazifischen Raum wird im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von 27,10 % erwartet. Die Region hat sich als einer der vielversprechendsten Produktionsstandorte weltweit etabliert und bietet lukrative Möglichkeiten in nahezu allen Wirtschaftszweigen. In den letzten Jahren hat sie sich zu einem Zentrum für Unternehmen der Unterhaltungselektronik entwickelt und ihre Bedeutung als wichtiger Produktionsstandort für Automobile weiter ausgebaut. Darüber hinaus wird die Weiterentwicklung von 3D-Drucktechnologien durch die Forschung und Entwicklung im Gesundheitswesen gefördert, die von Wissenschaftlern und Forschern in wichtigen Ländern wie Japan, China und Südkorea durchgeführt wird.

Markttrends in Europa

Europa ist eine weitere Region, die aufgrund des großen technischen Know-hows und der reichhaltigen Rohstoffe regelmäßig intensive Forschung und Entwicklung im Bereich der additiven Fertigung betreibt. Hochqualifizierte Forscher, Techniker und Wissenschaftler in Europa arbeiten mit Hochdruck an der Weiterentwicklung des 3D-Drucks, der auch von führenden Wirtschaftsnationen wie den USA, Japan und Russland unterstützt wird. Europa erstreckt sich über eine riesige Fläche, und zahlreiche Länder, darunter Deutschland, Großbritannien, Belgien, die Niederlande und Schweden, investieren aktiv und umfassend in die additive Fertigung. Diese Faktoren tragen zum stetigen Wachstum der 3D-Druckindustrie in der Region bei.